KR102387782B1 - 재실자 탐지 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

일 실시예는, 건물 내에서 격벽으로 구획된 제1공간 내에 설치되고, 제1-1신호를 제1송신 강도로 송신한 후에 제1-2신호를 제2송신 강도로 송신하는 제1비콘; 상기 제1공간 내에서 상기 제1비콘과 일정 거리 이격되어 설치되고, 제2-1신호를 상기 제1송신 강도로 송신한 후에 제2-2신호를 상기 제2송신 강도로 송신하는 제 2 비콘; 상기 제1비콘과 상기 제2비콘에서 송신한 신호들을 수신한 통신 단말기로부터 상기 제1-1 신호, 상기 제1-2 신호, 상기 제2-1 신호 및 상기 제2-2 신호 각각의 수신 강도 정보인 제1-1수신 강도 정보, 제1-2수신 강도 정보, 제2-1수신 강도 정보 및 제2-2수신 강도 정보를 수신 및 송신하는 중계기; 및 상기 중계기로부터 수신한 상기 제1-1수신 강도 정보와 상기 제2-1수신 강도 정보를 이용해서 제1벡터를 산출하고, 상기 중계기로부터 수신한 상기 제1-2수신 강도 정보와 상기 제2-2수신 강도 정보를 이용해서 제2벡터를 산출하며, 상기 제1벡터와 상기 제2벡터에 대한 코사인 유사도에 따라 상기 통신 단말기가 상기 제1공간 내에 위치하는 지를 추정하는 재실자 탐지 장치를 포함하는 재실자 탐지 시스템을 제공한다.

Description

재실자 탐지 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING OCCUPANTS}
본 실시예는 재실자 탐지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
정보통신 기술이 발전하면서 스마트 홈, 스마트 빌딩, 홈 IOT(Internet Of Things)과 같이 정보통신 기술을 기반으로 하는 건물 자동 제어 시스템에 대한 기술도 발전하고 있다.
건물 자동 제어 시스템이란 건물의 냉난방 설비, 전기 설비, 통신 설비, 방범 설비, 방재 설비, 공조 설비 등을 중앙 통제 센터에서 감시하고 일괄 제어하는 시스템을 일컫는다.
이러한 건물 자동 제어 시스템은 각종 센서를 통해 재실자의 위치를 확인한 후에 건물 내에서 재실자가 위치한 공간에만 냉난방 에너지와 조명 전원을 공급하고, 나머지 공간에는 냉난방 에너지와 조명 전원을 차단할 수 있기 때문에 건물의 에너지 소비를 획기적으로 절감할 수 있다.
또한, 건물 자동 제어 시스템은 각종 센서를 통해 재실자의 인원수를 확인한 후에 건물 내의 냉난방 온도, 공기질 등을 재실자의 인원수에 따라 자동으로 조절할 수 있기 때문에 재실자들에게 쾌적한 생활 환경을 제공할 수 있다. 여기서, 재실자란 건물 내에 위치한 사람을 의미한다.
위와 같이 건물 자동 제어 시스템에서는 재실자의 위치 또는 인원 수를 확인하는 것이 중요하다.
건물 자동 제어 시스템에서 재실자의 위치 또는 인원 수를 확인하는 방식은 적외선 센서 방식, 카메라 촬영 방식, 비콘 통신 방식 등이 있다.
이중에서 비콘 통신 방식은 건물 내에 설치된 다수의 비콘 장치에서 송신한 비콘 신호를 재실자들이 휴대한 통신 단말기(예를 들어, 스마트폰)에서 수신해서 재실자의 위치를 계산하는 방식이다.
종래에 비콘 통신 방식에서는 비콘 신호의 신호 강도와 비콘 ID만을 이용하여 재실자의 위치를 계산하였다.
여기서, 비콘 신호의 신호 강도는 거리에 따라 선형적으로 변하는 것이 이상적이지만, 실제로는 건물 내에 존재하는 격벽 등과 같은 사물들에 의해 신호 왜곡이나 반사 등이 발생하여 신호 강도가 거리와 상관없이 불규칙하게 변하게 된다.
이로 인해, 재실자의 위치 계산, 즉 재실자의 탐지에 대한 정확도도 저하되게 된다.
한편, 건물 내의 공간들은 격벽을 통해 구획되고, 일반적인 건물 자동 제어 시스템은 격벽을 통해 구획된 공간별로 냉난방, 조명 등을 제어한다.
따라서, 위와 같은 문제점이 있는 종래의 비콘 통신 방식이 적용된 건물 자동 제어 시스템에서는 재실자가 실제로 위치한 공간이 아닌 엉뚱한 공간을 재실자가 위치한 공간으로 오판할 수 있고, 이로 인해 엉뚱한 공간에 냉난방 에너지, 조명 전원 등이 공급되는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 일 측면으로, 비콘 신호를 이용하여 건물 내에서 재실자의 위치를 정확하게 탐지하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 건물 내에서 격벽으로 구획된 제1공간 내에 설치되고, 제1-1신호를 제1송신 강도로 송신한 후에 제1-2신호를 제2송신 강도로 송신하는 제1비콘; 상기 제1공간 내에서 상기 제1비콘과 일정 거리 이격되어 설치되고, 제2-1신호를 상기 제1송신 강도로 송신한 후에 제2-2신호를 상기 제2송신 강도로 송신하는 제2비콘; 상기 제1비콘과 상기 제2비콘에서 송신한 신호들을 수신한 통신 단말기로부터 상기 제1-1 신호, 상기 제1-2 신호, 상기 제2-1 신호 및 상기 제2-2 신호 각각의 수신 강도 정보인 제1-1수신 강도 정보, 제1-2수신 강도 정보, 제2-1수신 강도 정보 및 제2-2수신 강도 정보를 수신 및 송신하는 중계기; 및 상기 중계기로부터 수신한 상기 제1-1수신 강도 정보와 상기 제2-1수신 강도 정보를 이용해서 제1벡터를 산출하고, 상기 중계기로부터 수신한 상기 제1-2수신 강도 정보와 상기 제2-2수신 강도 정보를 이용해서 제2벡터를 산출하며, 상기 제1벡터와 상기 제2벡터에 대한 코사인 유사도에 따라 상기 통신 단말기가 상기 제1공간 내에 위치하는 지를 추정하는 재실자 탐지 장치를 포함하는 재실자 탐지 시스템을 제공한다.
재실자 탐지 장치는 기설정된 시간 동안 상기 제1-1수신 강도 정보, 상기 제2-1수신 강도 정보, 상기 제1-2수신 강도 정보 및 상기 제2-2수신 강도 정보를 복수 회 수신한 후에 복수의 제1-1수신 강도 정보의 중앙값과 복수의 제2-1수신 강도 정보의 중앙값을 이용하여 상기 제1벡터를 산출하고, 복수의 제1-2수신 강도 정보의 중앙값과 복수의 제2-2수신 강도 정보의 중앙값을 이용하여 상기 제2벡터를 산출할 수 있다.
재실자 탐지 장치는 상기 코사인 유사도가 기설정된 기준값 이상이면 상기 통신 단말기가 상기 제1공간 내에 위치하는 것으로 추정한 후에 상기 제1공간 내의 재실자수를 1 증가시킬 수 있다.
재실자 탐지 장치는 상기 코사인 유사도가 기설정된 기준값 미만이면 상기 통신 단말기가 상기 제1공간 외의 공간에 위치하는 것으로 추정한 후에 상기 제1공간 내의 재실자수를 기존 재실자수로 유지할 수 있다.
재실자 탐지 장치는 상기 코사인 유사도가 기설정된 기준값 이상이면 상기 통신 단말기가 상기 제1공간 내에 위치하는 것으로 추정한 후에, 상기 복수의 제1-1수신 강도 정보의 중앙값과 상기 복수의 제1-2수신 강도 정보의 중앙값을 곱해서 산출한 제1곱셈값 및 상기 복수의 제2-1수신 강도 정보의 중앙값과 상기 복수의 제2-2수신 강도 정보의 중앙값을 곱해서 산출한 제2곱셈값을 비교해서 상기 통신 단말기와 근접한 비콘을 추정할 수 있다.
제1곱셈값이 상기 제2곱셈값보다 크고, 그 차이가 일정 기준 이상인 경우, 상기 재실자 탐지 장치는 상기 통신 단말기가 상기 제1비콘에 근접해 있다고 추정한 후에 상기 제1공간 내에서 상기 제1비콘 인근의 재실자수를 1 증가시킬 수 있다.
재실자 탐지 장치는 상기 제1비콘 인근의 재실자수에 따라 상기 제1공간 내에서 상기 제1비콘 인근에 설치된 공조 장치의 풍속, 풍향, 온도 조건 및 습도 조건 중 하나 이상을 조절할 수 있다.
재실자 탐지 장치는 상기 제1비콘 인근의 재실자수에 따라 상기 제1공간 내에서 상기 제1비콘 인근에 설치된 조명 장치의 조도를 조절할 수 있다.
다른 실시예는, 제1비콘, 제2비콘 및 재실자 탐지 장치를 포함하는 재실자 탐지 시스템에서 재실자를 탐지하는 방법에 있어서, 건물 내에서 격벽으로 구획된 제1공간 내에 설치된 상기 제1비콘과 상기 제2비콘에서 제1송신 강도의 신호인 제1-1신호 및 제2-1신호를 각각 송신하는 제1송신 단계; 상기 제1비콘과 상기 제2비콘에서 제2송신 강도의 신호인 제1-2신호 및 제2-2신호를 각각 송신하는 제2송신 단계; 상기 제1비콘 및 상기 제2비콘의 신호들을 수신한 통신 단말기에서 상기 제1-1신호, 상기 제1-2신호, 상기 제2-1신호 및 상기 제2-2신호에 대한 제1-1수신 강도 정보, 제1-2수신 강도 정보, 제2-1수신 강도 정보 및 제2-2수신 강도 정보를 측정하면, 상기 재실자 탐지 장치가 상기 제1송신 강도에 대응하는 상기 제1-1수신 강도 정보와 상기 제2-1수신 강도 정보를 이용해서 제1벡터를 산출하고, 상기 제2송신 강도에 대응하는 상기 제1-2수신 강도 정보와 상기 제2-2수신 강도 정보를 이용해서 제2벡터를 산출하는 벡터 산출 단계; 및 상기 재실자 탐지 장치가 상기 제1벡터와 상기 제2벡터에 대한 코사인 유사도를 산출한 후에 기설정된 기준값과 상기 코사인 유사도를 비교하여 재실자수를 산출하는 재실자 탐지 단계를 포함하는 재실자 탐지 방법을 제공한다.
벡터 산출 단계에서 상기 재실자 탐지 시스템은 상기 제1공간 내에 설치된 중계기를 더 포함하고, 상기 중계기가 상기 통신 단말기로부터 상기 제1-1수신 강도 정보, 상기 제1-2수신 강도 정보, 상기 제2-1수신 강도 정보 및 상기 제2-2수신 강도 정보를 수신해서 상기 재실자 탐지 장치로 송신할 수 있다.
재실자 탐지 단계에서 상기 재실자 탐지 장치는 상기 코사인 유사도가 상기 기준값 이상이면 상기 제1공간 내의 재실자수를 1 증가시킬 수 있다.
재실자 탐지 단계 이후에 상기 재실자 탐지 장치가 상기 제1공간 내의 재실자 수에 따라 상기 제1공간에 설치된 공조 장치의 풍속, 풍향, 온도 조건 및 습도 조건 중 하나 이상을 조절하는 공조 제어 단계를 더 포함할 수 있다.
재실자 탐지 단계 이후에 상기 재실자 탐지 장치가 상기 제1공간 내의 재실자 수에 따라 상기 제1공간에 설치된 조명 장치의 조도를 조절하는 조명 제어 단계를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 재실자 탐지 시스템에서 신호 강도가 상이한 비콘 신호들에 대해 신호 강도별로 벡터들을 산출하고 벡터들 간의 코사인 유사도에 따라 재실자수를 탐지하기 때문에 비콘 신호의 신호 강도만을 이용해서 재실자수를 탐지하는 종래 방식에 비해 재실자 탐지의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 재실자 탐지 시스템의 구성도이다.
도 2 내지 도 4는 일 실시예에 따른 재실자 탐지 시스템에서 재실자를 탐지하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 재실자 탐지 시스템에서 재실자를 탐지하는 과정을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 재실자 탐지 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 재실자 탐지 시스템(100)은 재실자 탐지 시스템(100)은 제1비콘(110), 제2비콘(120), 중계기(130) 및 재실자 탐지 장치(140)를 포함할 수 있다.
제1비콘(110)은 건물 내에서 격벽으로 구획된 제1공간(10) 내에 설치된다. 여기서, 제1공간(10)은 업무 공간, 강의 공간, 주거 공간 등일 수 있다.
일 실시예에서 제1비콘(110)은 송신 강도가 상이한 비콘 신호를 번갈아 가면서 송신할 수 있다.
다시 말해서, 제1비콘(110)은 비콘 신호인 제1-1신호를 제1송신 강도로 송신한 후에 비콘 신호인 제1-2신호를 제2송신 강도로 송신하는 동작을 반복할 수 있다.
예를 들어, 제1비콘(110)는 제1-1신호를 3dbm의 송신 강도로 송신한 후에 제1-2신호를 -18dbm의 송신 강도로 송신할 수 있다.
여기서, 비콘 신호는 블루투스 프로토콜 기반의 신호일 수 있고, 제1비콘(110)은 제1-1신호와 제1-2신호를 브로드캐스트할 수 있다. 그리고 제1-1신호와 제1-2신호에는 제1비콘(110)의 식별 정보인 제1비콘 ID(IDentity)가 포함될 수 있다.
제2비콘(120)은 제1공간(10) 내에서 제1비콘(110)과 일정 거리 이격되어 설치될 수 있다.
일 실시예에서 제2비콘(120)도 송신 강도가 상이한 비콘 신호를 번갈아 가면서 송신할 수 있다.
다시 말해서, 제2비콘(120)은 비콘 신호인 제2-1신호를 제1송신 강도로 송신한 후에 비콘 신호인 제2-2신호를 제2송신 강도로 송신하는 동작을 반복할 수 있다. 여기서, 제2-1신호와 제2-2신호에는 제2비콘(120)의 식별 정보인 제2비콘 ID가 포함될 수 있다. 그리고 제2비콘(120)은 제1비콘(110)과 마찬가지로 제2-1신호와 제2-2신호를 브로드캐스트할 수 있다.
일 실시예에서 제1비콘(110)에서 제1-1신호를 송신하는 시점과 제2비콘(120)에서 제2-1신호를 송신하는 시점은 동일할 수 있다. 그리고 제1비콘(110)에서 제1-2신호를 송신하는 시점과 제2비콘(120)에서 제2-2신호를 송신하는 시점도 동일할 수 있다.
위와 같이 제1비콘(110)에서 송신한 제1-1신호 및 제1-2신호와 제2비콘(120)에서 송신한 제2-1신호 및 제2-2신호는 제1공간(10) 내부로 전파될 수 있고, 제1공간(10)을 구획하는 격벽을 통과하여 제1공간(10) 외부로도 전파될 수 있다.
제1중계기(130)는 제1공간(10) 내에 설치될 수 있고, 제1통신 단말기(20)와 근거리 무선통신을 수행할 수 있다. 여기서, 근거리 무선통신은 블루투스 통신, 와이파이 다이렉트 통신, 와이파이 통신 등일 수 있다.
일 실시예에서 제1통신 단말기(20)는 제1비콘(110)과 제2비콘(120)의 신호 도달거리 내에 위치하는 이동통신 단말기일 수 있다. 그리고 제1통신 단말기(20)에는 비콘 및 중계기와 통신을 수행하기 위한 전용 애플리케이션 프로그램이 설치될 수 있다.
이를 통해 제1통신 단말기(20)는 제1비콘(110)으로부터 제1-1신호를 수신하고, 제2비콘(120)으로부터 제2-1신호를 수신할 수 있다. 그리고 제1-1신호의 수신 강도와 제2-1신호의 수신 강도를 측정할 수 있다.
이후, 제1통신 단말기(20)는 제1비콘(110)으로부터 제1-2신호를 수신하고, 제2비콘(120)으로부터 제2-2신호를 수신할 수 있다. 그리고 제1-2신호의 수신 강도와 제2-2신호의 수신 강도를 측정할 수 있다.
위와 같이 수신 신호들의 수신 강도를 측정한 제1통신 단말기(20)는 제1중계기(130)와의 근거리 무선통신을 통해 수신 신호들의 수신 강도 정보를 제1중계기(130)로 송신할 수 있다. 다시 말해서, 제1통신 단말기(20)는 제1-1신호, 제1-2신호, 제2-1신호 및 제2-2신호의 수신 강도 정보인 제1-1수신 강도 정보, 제1-2수신 강도 정보, 제2-1수신 강도 정보 및 제2-2 수신 강도 정보를 제1중계기(130)로 송신할 수 있다.
여기서, 제1통신 단말기(20)는 제1-1수신 강도 정보와 제2-1수신 강도 정보를 제1중계기(130)에 송신한 후에 제1-2수신 강도 정보와 제2-2수신 강도 정보를 제1중계기(130)에 송신할 수 있다.
또한, 제1통신 단말기(20)는 제1-1수신 강도 정보, 제2-1수신 강도 정보, 제1-2수신 강도 정보 및 제2-2수신 강도 정보를 일괄적으로 제1중계기(130)에 송신할 수도 있다.
제1통신 단말기(20)는 수신 강도 정보들을 제1중계기(130)에 송신할 때에 제1비콘 ID와 제2비콘 ID도 함께 송신할 수 있다.
제1통신 단말기(20)는 제1비콘(110)과 제2비콘(120)의 신호 도달거리 내에 위치해 있는 동안, 위와 같은 동작을 주기적으로 반복할 수 있다.
제1중계기(130)는 제1통신 단말기(20)와의 근거리 무선통신을 통해 제1-1수신 강도 정보, 제2-1수신 강도 정보, 제1-2수신 강도 정보 및 제2-2수신 강도 정보를 수신하고, 제1비콘 ID와 제2비콘 ID도 함께 수신할 수 있다.
제1중계기(130)는 제1비콘 ID와 제2비콘 ID를 기저장할 수 있다. 그리고 기저장한 제1비콘 ID와 제2비콘 ID를 제1통신 단말기(20)로부터 수신한 제1비콘 ID와 제2비콘 ID와 대조하여 제1비콘 ID와 제2비콘 ID를 인식할 수 있다. 이를 통해 제1중계기(130)는 제1통신 단말기(20)로부터 수신한 수신 강도 정보들이 제1공간(10)에 설치된 제1비콘(110)과 제2비콘(120)의 신호들에 대한 수신 강도 정보인 것을 확인할 수 있다.
이러한 경우, 제1중계기(130)는 제1-1수신 강도 정보, 제2-1수신 강도 정보, 제1-2수신 강도 정보 및 제2-2수신 강도 정보를 재실자 탐지 장치(140)로 송신할 수 있다.
여기서, 비콘 신호의 도달 거리는 최대 50미터 내외이기 때문에 제1통신 단말기(20)는 제1공간(10) 이외의 공간에 위치한 하나 이상의 비콘으로부터도 신호를 수신할 수 있고, 이에 대한 수신 강도 정보를 측정하여 제1중계기(130)로 송신할 수 있다.
예를 들어, 제1통신 단말기(20)가 도 4와 같이 제1공간(10) 내에서 제2공간(30)과 인접하게 위치하면, 제1통신 단말기(20)가 제2공간(30)에 위치한 제3비콘(410)과 제4비콘(420)으로부터도 비콘 신호를 수신할 수 있고, 이에 대한 수신 강도 정보와 제3비콘 ID, 제4비콘 ID를 제1중계기(130)에 송신할 수 있다. 여기서, 제2공간(30) 내에 제2통신 단말기(40)도 제1공간(10)에 위치한 비콘으로부터 신호를 수신할 수 있고, 이에 대한 수신 강도 정보와 비콘 ID를 제2중계기(430)에 송신할 수 있다.
한편, 제1중계기(130)는 제1비콘ID와 제2비콘 ID만을 기저장했기 때문에 제1통신 단말기(20)로부터 추가적으로 수신한 제3비콘 ID와 제4비콘 ID를 미인식하게 된다.
이러한 경우, 제1중계기(130)는 제1통신 단말기(20)로부터 추가적으로 수신한 수신 강도 정보들을 재실자 탐지 장치(140)로 송신하지 않을 수 있다.
다시 말해서, 격벽으로 구획된 공간별로 설치되는 중계기들은 동일한 공간에 설치된 비콘들에 해당하는 비콘 ID만을 인식하여 동일한 공간에 설치된 비콘들의 신호에 대한 수신 강도 정보만을 재실자 탐지 장치(140)로 송신하고, 다른 공간들에 대한 수신 강도 정보들은 필터링할 수 있다.
재실자 탐지 장치(140)는 제1중계기(130)로부터 수신한 제1-1수신 강도 정보, 제2-1수신 강도 정보, 제1-2수신 강도 정보 및 제2-2수신 강도 정보를 이용해서 제1공간(10) 내에 제1통신 단말기(20)가 위치해 있는 지를 추정하고, 이를 기반으로 제1공간(10) 내의 재실자를 탐지할 수 있다.
구체적으로 재실자 탐지 장치(140)는 제1-1수신 강도 정보와 제2-1수신 강도 정보를 이용해서 제1벡터를 산출하고, 제1-2수신 강도 정보와 제2-2수신 강도 정보를 이용해서 제2벡터를 산출할 수 있다.
다시 말해서, 재실자 탐지 장치(140)는 제1비콘(110)과 제2비콘(120) 각각에서 번갈아 가면서 송신한 비콘 신호의 수신 강도 정보들을 신호 강도별로 구분한 벡터량으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 제1벡터는 제1비콘(110)과 제2비콘(120)에서 송신한 신호들 중에서 신호 강도가 높은 제1-1신호와 제2-1신호 각각의 수신 강도 정보를 이용한 벡터일 수 있고, 제2벡터는 제1비콘(110)과 제2비콘(120)에서 송신한 신호들 중에서 신호 강도가 낮은 제1-2신호와 제2-3신호 각각의 수신 강도 정보를 이용한 벡터일 수 있다.
여기서, 재실자 탐지 장치(140)는 기설정된 시간 동안 제1-1수신 강도 정보, 제2-1수신 강도 정보, 제1-2수신 강도 정보 및 제2-2수신 강도 정보를 제1중계기(130)로부터 복수 회 수신할 수 있다.
그리고 재실자 탐지 장치(140)는 아래 수식과 같이 복수의 제1-1수신 강도 정보의 중앙값(RSSIm(1-1))과 복수의 제2-1수신 강도 정보의 중앙값(RSSIm(2-1))을 이용하여 제1벡터(v1)를 산출할 수 있다. 여기서, 중앙값(Median)은 복수의 값들을 크기 순서로 배열했을 때, 중앙에 위치하는 값을 의미한다.
재실자 탐지 장치(140)는 복수의 제1-2수신 강도 정보의 중앙값(RSSIm(1-2))과 복수의 제2-2수신 강도 정보의 중앙값(RSSIm(2-2))을 이용하여 제2벡터(v2)를 산출할 수 있다.
일 실시예에서 재실자 탐지 장치(140)가 복수의 수신 강도 정보의 중앙값을 이용해서 수신 강도 정보들에 대한 벡터량을 산출하는 이유는 제1통신 단말기(20)의 위치 추정에 대한 정확도를 높이기 위해서이다.
Figure 112020073209669-pat00001
Figure 112020073209669-pat00002
위와 같이 제1벡터(v1)와 제2벡터(v2)를 산출한 재실자 탐지 장치(140)는 제1벡터(v1)와 제2벡터(v2)의 코사인 유사도를 아래 수식을 통해 산출할 수 있다.
Figure 112020073209669-pat00003
여기서, v1ㆍv2는 제1벡터(v1)와 제2벡터(v2)의 내적이고, │v1││v2│는 제1벡터(v1)와 제2벡터(v2)의 스칼라 곱셈값을 의미한다.
제1벡터(v1)와 제2벡터(v2)의 코사인 유사도를 산출한 재실자 탐지 장치(140)는 기설정된 기준값과 코사인 유사도를 비교할 수 있다. 여기서, 기준값은 1보다 작거나 같고 0보다 큰 유리수일 수 있고, 그 값은 다수의 실험을 통해 결정될 수 있다.
코사인 유사도가 기준값 이상이면, 재실자 탐지 장치(140)는 도 1과 같이 제1통신 단말기(20)가 제1공간(10) 내에 위치하는 것으로 추정할 수 있다.
그 이유는 제1공간(10) 내부에는 신호 수신에 방해가 되는 격벽이 없어서, 신호 강도가 높은 제1-1신호 및 제2-1신호에 대한 수신 강도 변화 패턴과 신호 강도가 낮은 제1-2신호 및 제2-2신호에 대한 수신 강도 변화 패턴이 동일하거나 매우 유사할 수 있기 때문이다. 여기서, 수신 강도 변화 패턴은 제1비콘(110) 및 제2비콘(120)과 제1통신 단말기(20) 간의 이격거리에 따른 수신 강도 변화율을 의미할 수 있다.
제1통신 단말기(20)가 제1공간(10) 내에 위치한 것으로 추정한 후, 재실자 탐지 장치(140)는 제1공간(10) 내의 기존 재실자수에서 1을 증가시킬 수 있다.
다시 말해서, 재실자 탐지 장치(140)는 제1통신 단말기(20)의 위치 추정 결과에 따라 재실자수를 산출할 수 있다.
예를 들어, 기존 재실자수가 0인 상태에서 제1통신 단말기(20)가 제1공간(10) 내에 위치한 것으로 추정되면, 재실자 탐지 장치(140)는 제1공간(10) 내의 재실자수를 1로 산출할 수 있다.
한편, 코사인 유사도가 기준값 미만이면, 재실자 탐지 장치(140)는 도 2와 같이 제1통신 단말기(20)가 제1공간(10) 외의 공간에 위치하는 것으로 추정할 수 있다.
그 이유는 제1공간(10)과 제1공간(10) 외의 공간 사이에는 있는 격벽이 신호 강도가 높은 제1-1신호 및 제2-1신호에 미치는 영향보다 신호 강도가 낮은 제1-2신호 및 제2-2신호에 미치는 영향이 상대적으로 클 수 있고, 이로 인해 제1-1신호 및 제2-1신호에 대한 수신 강도 변화 패턴과 제1-2신호 및 제2-2신호에 대한 수신 강도 변화 패턴이 상이해질 수 있기 때문이다.
제1통신 단말기(20)가 제1공간(10) 외의 공간에 위치한 것으로 추정한 후, 재실자 탐지 장치(140)는 제1공간(10) 내의 기존 재실자수를 유지할 수 있다.
예를 들어, 기존 재실자수가 3인 상태에서 제1통신 단말기(20)가 제1공간(10) 외의 공간에 위치한 것으로 추정되면, 재실자 탐지 장치(140)는 제1공간(10) 내의 재실자수를 3으로 유지할 수 있다.
재실자 탐지 장치(140)는 위와 같은 구성을 통해 도 3과 같이 제1공간(10) 내에 위치한 다수의 통신 단말기별로 위치를 주기적으로 추정하고, 추정한 위치를 기반으로 해서 재실자수를 주기적으로 산출할 수 있다.
재실자 탐지 장치(140)는 산출한 재실자수에 따라 제1공간(10) 내에 설치된 공조 장치의 풍속, 풍향, 온도 조건 및 습도 조건 중 하나 이상을 조절할 수 있다.
또한, 재실자 탐지 장치(140)는 재실자수에 따라 제1공간(10) 내에 설치된 조명 장치의 조도를 조절할 수도 있다.
일 실시예에서 제1공간(10)이 다수의 구역으로 구분될 수 있는 대형 면적이고 다수의 구역별로 공조 장치와 조명 장치가 설치되거나 다수의 구역별로 공조 장치와 조명 장치의 제어가 가능할 경우, 재실자 탐지 장치(140)는 아래와 같은 추가적인 구성을 통해 제1공간(10) 내에 있는 재실자수를 다수의 구역별로 산출하고, 다수의 구역별로 재실자수에 따른 공조 장치, 조명 장치 등을 제어할 수 있다.
우선, 재실자 탐지 장치(140)는 아래 수식과 같이 복수의 제1-1수신 강도 정보의 중앙값(RSSIm(1-1))과 복수의 제1-2수신 강도 정보의 중앙값(RSSIm(1-2))을 곱해서 제1곱셈값(mv1)을 산출하고, 복수의 제2-1수신 강도 정보의 중앙값(RSSIm(2-1))과 복수의 제2-2수신 강도 정보의 중앙값(RSSIm(2-2))을 곱해서 제2곱셈값(mv2)을 산출한다.
그리고 재실자 탐지 장치(140)는 제1곱셈값(mv1)과 제2곱셈값(mv2)을 비교해서 제1곱셈값과 제2곱셈값 간의 차이값을 산출한다.
제1곱셈값이 제2곱셈값보다 크고 그 차이값이 일정 기준 이상이면, 재실자 탐지 장치(140)는 제1통신 단말기(20)가 제1비콘(110)에 근접해 있다고 추정할 수 있다. 이러한 경우, 재실자 탐지 장치(140)는 제1비콘(110) 인근, 즉 제1비콘(110)이 위치한 구역의 재실자수를 1 증가시킬 수 있다.
제2곱셈값이 제1곱셈값보다 크고 그 차이값이 일정 기준 이상이면, 재실자 탐지 장치(140)는 제1통신 단말기(20)가 제2비콘(120)에 근접해 있다고 추정하고, 제2비콘(120)이 위치한 구역의 재실자수를 1 증가시킬 수 있다.
여기서, 제1곱셈값과 제2곱셈값 간의 차이값이 일정 기준 미만인 경우, 재실자 탐지 장치(140)는 재실자수를 다수의 구역별로 산출하는 구성을 미수행할 수 있다.
Figure 112020073209669-pat00004
Figure 112020073209669-pat00005
위와 같이 재실자수를 제1공간(10) 내의 구역별로 산출한 재실자 탐지 장치(140)는 구역별 재실자수에 따라 구역별로 공조 장치, 조명 장치 등을 상이하게 제어할 수 있다.
다시 말해서, 재실자 탐지 장치(140)는 제1비콘(110) 인근 또는 제2비콘(120) 인근의 재실자 수에 따라 제1공간 내에서 제1비콘(110) 인근 또는 제2비콘(120) 인근에 설치된 공조 장치의 풍속, 풍향, 온도 조건 및 습도 조건 중 하나 이상을 조절할 수 있다.
재실자 탐지 장치(140)는 제1비콘(110) 인근 또는 제2비콘(120) 인근의 재실자 수에 따라 제1공간 내에서 제1비콘(110) 인근 또는 제2비콘(120) 인근에 설치된 조명 장치의 조도를 조절할 수도 있다.
위와 같은 재실자 탐지 장치(140)는 건물에너지관리시스템(BEMS: Building Energy Management System)의 제어 장치일 수 있다.
이하에서는 재실자 탐지 시스템(100)에서 재실자를 탐지하는 과정에 대해서 설명하도록 한다.
도 5는 일 실시예에 따른 재실자 탐지 시스템에서 재실자를 탐지하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 제1비콘(110)은 제1-1신호를 제1송신 강도로 송신하고, 제2비콘(120)도 제2-1신호를 제1송신 강도로 송신한다(S510).
이후, 제1비콘(110)은 제1-2신호를 제2송신 강도로 송신하고, 제2비콘(120)도 제2-2신호를 제2송신 강도로 송신한다(S520). 여기서, 제1비콘(110)과 제2비콘(120)은 브로드캐스트 방식으로 신호를 송신할 수 있다.
제1비콘(110)과 제2비콘(120)의 신호 도달거리 내에 위치한 제1통신 단말기(20)는 상기 단계 S510과 상기 단계 S520에서 송신된 신호들을 수신하고, 상기 신호들의 수신 강도 정보인 제1-1수신 강도 정보, 제2-1수신 강도 정보, 제1-2수신 강도 정보 및 제2-2수신 강도 정보를 측정할 수 있다(S530).
재실자 탐지 장치(140)는 제1통신 단말기(20)에서 측정한 수신 강도 정보 중에서 제1송신 강도에 대응하는 제1-1수신 강도 정보와 제2-1수신 강도 정보를 이용해서 제1벡터를 산출할 수 있다(S540).
그리고 재실자 탐지 장치(140)는 제2송신 강도에 대응하는 제1-2수신 강도 정보와 제2-2수신 강도 정보를 이용해서 제2벡터를 산출할 수 있다(S550). 여기서, 재실자 탐지 장치(140)는 상기 단계 S510 이전에 저장한 수신 강도 정보들과 상기 단계S540과 상기 단계 S550 각각의 수신 강도 정보에 대한 중앙값을 산출하고, 중앙값을 이용해서 제1벡터와 제2벡터를 산출할 수 있다. 다시 말해서, 재실자 탐지 장치(140)는 기설정된 시간 동안 수신 강도 정보들을 수집하고, 이에 대한 중앙값을 통해서 제1벡터와 제2벡터를 산출할 수 있다.
재실자 탐지 장치(140)는 제1벡터와 제2벡터의 코사인 유사도를 산출하고, 기설정한 기준값과 코사인 유사도를 비교할 수 있다(S560, S570).
상기 단계 S560에서 코사인 유사도가 기준값 이상인 경우, 재실자 탐지 장치(140)는 제1통신 단말기(20)가 제1공간(10) 내에 위치하는 것으로 추정할 수 있고, 이를 기반으로 제1공간(10) 내의 재실자수를 1 증가시킬 수 있다(S580).
상기 단계 S560에서 코사인 유사도가 기준값 미만인 경우, 재실자 탐지 장치(140)는 제1통신 단말기(20)가 제1공간(10) 외의 공간에 위치하는 것으로 추정할 수 있고, 이를 기반으로 제1공간(10) 내의 재실자수를 기존 재실자수로 유지할 수 있다(S590).
상기 단계 S570 이후 또는 상기 단계 S580 이후에 재실자 탐지 장치(140)는 제1공간(10) 내의 재실자수에 따라 제1공간(10) 내의 설치된 공조 장치의 풍속, 풍향, 온도 조건 및 습도 조건 중 하나 이상을 조절하거나, 제1공간(10) 내에 설치된 조명 장치의 조도를 조절할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 일 실시예에 따른 재실자 탐지 시스템(100)은 신호 강도가 상이한 비콘 신호들에 대해 신호 강도별로 벡터들을 산출하고 벡터들 간의 코사인 유사도에 따라 재실자수를 탐지하기 때문에 비콘 신호의 신호 강도만을 이용해서 재실자수를 탐지하는 종래 방식에 비해 재실자 탐지의 정확도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 건물 내에서 격벽으로 구획된 제1공간 내에 설치되고, 제1-1신호를 제1송신 강도로 송신한 후에 제1-2신호를 제2송신 강도로 송신하는 제1비콘;
    상기 제1공간 내에서 상기 제1비콘과 일정 거리 이격되어 설치되고, 제2-1신호를 상기 제1송신 강도로 송신한 후에 제2-2신호를 상기 제2송신 강도로 송신하는 제2비콘; 및
    상기 제1비콘과 상기 제2비콘에서 송신한 신호들을 수신한 통신 단말기로부터 상기 제1-1 신호, 상기 제1-2 신호, 상기 제2-1 신호 및 상기 제2-2 신호 각각의 수신 강도 정보인 제1-1수신 강도 정보, 제1-2수신 강도 정보, 제2-1수신 강도 정보 및 제2-2수신 강도 정보를 수신 및 송신하는 중계기; 및
    상기 중계기로부터 수신한 상기 제1-1수신 강도 정보와 상기 제2-1수신 강도 정보를 이용해서 제1벡터를 산출하고, 상기 중계기로부터 수신한 상기 제1-2수신 강도 정보와 상기 제2-2수신 강도 정보를 이용해서 제2벡터를 산출하며, 상기 제1벡터와 상기 제2벡터에 대한 코사인 유사도에 따라 상기 통신 단말기가 상기 제1공간 내에 위치하는 지를 추정하는 재실자 탐지 장치
    를 포함하되,
    상기 재실자 탐지 장치는 기설정된 시간 동안 상기 제1-1수신 강도 정보, 상기 제2-1수신 강도 정보, 상기 제1-2수신 강도 정보 및 상기 제2-2수신 강도 정보를 복수 회 수신한 후에 복수의 제1-1수신 강도 정보의 중앙값과 복수의 제2-1수신 강도 정보의 중앙값을 이용하여 상기 제1벡터를 산출하고, 복수의 제1-2수신 강도 정보의 중앙값과 복수의 제2-2수신 강도 정보의 중앙값을 이용하여 상기 제2벡터를 산출하는 재실자 탐지 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 재실자 탐지 장치는 상기 코사인 유사도가 기설정된 기준값 이상이면 상기 통신 단말기가 상기 제1공간 내에 위치하는 것으로 추정한 후에 상기 제1공간 내의 재실자수를 1 증가시키는 재실자 탐지 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 재실자 탐지 장치는 상기 코사인 유사도가 기설정된 기준값 미만이면 상기 통신 단말기가 상기 제1공간 외의 공간에 위치하는 것으로 추정한 후에 상기 제1공간 내의 재실자수를 기존 재실자수로 유지하는 재실자 탐지 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 재실자 탐지 장치는 상기 코사인 유사도가 기설정된 기준값 이상이면 상기 통신 단말기가 상기 제1공간 내에 위치하는 것으로 추정한 후에,
    상기 복수의 제1-1수신 강도 정보의 중앙값과 상기 복수의 제1-2수신 강도 정보의 중앙값을 곱해서 산출한 제1곱셈값 및 상기 복수의 제2-1수신 강도 정보의 중앙값과 상기 복수의 제2-2수신 강도 정보의 중앙값을 곱해서 산출한 제2곱셈값을 비교해서 상기 통신 단말기와 근접한 비콘을 추정하는 재실자 탐지 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1곱셈값이 상기 제2곱셈값보다 크고, 그 차이가 일정 기준 이상인 경우, 상기 재실자 탐지 장치는 상기 통신 단말기가 상기 제1비콘에 근접해 있다고 추정한 후에 상기 제1공간 내에서 상기 제1비콘 인근의 재실자수를 1 증가시키는 재실자 탐지 시스템.
  7. ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 6 항에 있어서,
    상기 재실자 탐지 장치는 상기 제1비콘 인근의 재실자수에 따라 상기 제1공간 내에서 상기 제1비콘 인근에 설치된 공조 장치의 풍속, 풍향, 온도 조건 및 습도 조건 중 하나 이상을 조절하는 재실자 탐지 시스템.
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 6 항에 있어서,
    상기 재실자 탐지 장치는 상기 제1비콘 인근의 재실자수에 따라 상기 제1공간 내에서 상기 제1비콘 인근에 설치된 조명 장치의 조도를 조절하는 재실자 탐지 시스템.
  9. 제1비콘, 제2비콘 및 재실자 탐지 장치를 포함하는 재실자 탐지 시스템에서 재실자를 탐지하는 방법에 있어서,
    건물 내에서 격벽으로 구획된 제1공간 내에 설치된 상기 제1비콘과 상기 제2비콘에서 제1송신 강도의 신호인 제1-1신호 및 제2-1신호를 각각 송신하는 제1송신 단계;
    상기 제1비콘과 상기 제2비콘에서 제2송신 강도의 신호인 제1-2신호 및 제2-2신호를 각각 송신하는 제2송신 단계;
    상기 제1비콘 및 상기 제2비콘의 신호들을 수신한 통신 단말기에서 상기 제1-1신호, 상기 제1-2신호, 상기 제2-1신호 및 상기 제2-2신호에 대한 제1-1수신 강도 정보, 제1-2수신 강도 정보, 제2-1수신 강도 정보 및 제2-2수신 강도 정보를 측정하면, 상기 재실자 탐지 장치가 상기 제1송신 강도에 대응하는 상기 제1-1수신 강도 정보와 상기 제2-1수신 강도 정보를 이용해서 제1벡터를 산출하고, 상기 제2송신 강도에 대응하는 상기 제1-2수신 강도 정보와 상기 제2-2수신 강도 정보를 이용해서 제2벡터를 산출하는 벡터 산출 단계; 및
    상기 재실자 탐지 장치가 상기 제1벡터와 상기 제2벡터에 대한 코사인 유사도를 산출한 후에 기설정된 기준값과 상기 코사인 유사도를 비교하여 재실자수를 산출하는 재실자 탐지 단계
    를 포함하되, 상기 벡터 산출 단계에서
    상기 재실자 탐지 장치는 기설정된 시간 동안 상기 제1-1수신 강도 정보, 상기 제2-1수신 강도 정보, 상기 제1-2수신 강도 정보 및 상기 제2-2수신 강도 정보를 복수 회 수신한 후에 복수의 제1-1수신 강도 정보의 중앙값과 복수의 제2-1수신 강도 정보의 중앙값을 이용하여 상기 제1벡터를 산출하고, 복수의 제1-2수신 강도 정보의 중앙값과 복수의 제2-2수신 강도 정보의 중앙값을 이용하여 상기 제2벡터를 산출하는 재실자 탐지 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 벡터 산출 단계에서
    상기 재실자 탐지 시스템은 상기 제1공간 내에 설치된 중계기를 더 포함하고, 상기 중계기가 상기 통신 단말기로부터 상기 제1-1수신 강도 정보, 상기 제1-2수신 강도 정보, 상기 제2-1수신 강도 정보 및 상기 제2-2수신 강도 정보를 수신해서 상기 재실자 탐지 장치로 송신하는 재실자 탐지 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 재실자 탐지 단계에서
    상기 재실자 탐지 장치는 상기 코사인 유사도가 상기 기준값 이상이면 상기 제1공간 내의 재실자수를 1 증가시키는 재실자 탐지 방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 재실자 탐지 단계 이후에
    상기 재실자 탐지 장치가 상기 제1공간 내의 재실자 수에 따라 상기 제1공간에 설치된 공조 장치의 풍속, 풍향, 온도 조건 및 습도 조건 중 하나 이상을 조절하는 공조 제어 단계를 더 포함하는 재실자 탐지 방법.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 재실자 탐지 단계 이후에
    상기 재실자 탐지 장치가 상기 제1공간 내의 재실자 수에 따라 상기 제1공간에 설치된 조명 장치의 조도를 조절하는 조명 제어 단계를 더 포함하는 재실자 탐지 방법.
KR1020200086954A 2020-07-14 2020-07-14 재실자 탐지 시스템 및 방법 KR102387782B1 (ko)

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